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重慶綜合布線-光纖講解

文章出處:責任編輯:作者:人氣:171發表時間:2019/5/27 10:00:07 字體大小:【

1、概述

光纖和同軸電纜相似,只是沒有網狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中,芯的直徑是15mm~50mm,大致與人的頭發的粗細相當。而單模光纖芯的直徑為8mm~10mm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套,以使光纖保持在芯內。再外面的是一層薄的塑料外套,用來保護封套。光纖通常被扎成束,外面有外殼保護。纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體,它質地脆,易斷裂,因此需要外加一保護層。其結構如圖1所示。

光纖刨面結構.jpg

陸地上的光纖通常埋在地下1米處,有時會受到地下小動物的破壞。在靠近海岸的地方,越洋光纖外殼被埋在溝里。在深水中,它們處于底部,極有可能被魚類咬壞或被漁船撞壞。


2、分類

光纖主要分以下兩大類:

1.傳輸點模數類

 

傳輸點模數類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小,在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同時傳輸的光纖。與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。

2.折射率分布類

折射率分布類光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護層的折射率都是一個常數。在纖芯和保護層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小,在纖芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。纖芯的折射率的變化近似于拋物線。折射率分布類光纖光束傳輸如圖2所示。

3、連接方式

光纖有三種連接方式。首先,可以將它們接入連接頭并插入光纖插座。連接頭要損耗10%到20%的光,但是它使重新配置系統很容易。


第二,可以用機械方法將其接合。方法是將兩根小心切割好的光纖的一端放在一個套管中,然后鉗起來。可以讓光纖通過結合處來調整,以使信號達到最大。機械結合需要訓練過的人員花大約5分鐘的時間完成,光的損失大約為10%。


第三,兩根光纖可以被融合在一起形成堅實的連接。融合方法形成的光纖和單根光纖差不多是相同的,但也有一點衰減。對于這三種連接方法,結合處都有反射,并且反射的能量會和信號交互作用。


4、發送和接收

有兩種光源可被用作信號源:發光二極管LED(light-emitting diode)和半導體激光ILD(injection laser diode)。它們有著不同的特性,如下表。


項目 LED 半導體激光

數據速率

模式 多模 多模或單模

距離

生命期

溫度敏感性 較小 較敏感

造價 低造價 昂貴

光纖的接收端由光電二極管構成,在遇到光時,它給出一個點脈沖。光電二極管的響應時間一般為1ns,這就是把數據傳輸速率限制在1Gb/s內的原因。熱噪聲也是個問題,因此光脈沖必須具有足夠的能量以便被檢測到。如果脈沖能量足夠強,則出錯率可以降到非常低的水平。


5、接口

目前使用的接口有兩種。無源接口由兩個街頭熔于主光纖形成。接頭的一端有一個發光二極管或激光二極管(用于發送)。另一端有一個光電二極管(用于接收)。接頭本身是完全無源的,因而是非常可靠的。


另一種接口被稱作有源中繼器(active repeater)。輸入光在中繼器中被轉變成電信號,如果信號已經減弱,則重新放大到最強度,然后轉變成光再發送出去。連接計算機的是一根進入信號再生器的普通銅線。現在已有了純粹的光中繼器,這種設備不需要光電轉換,因而可以以非常高的帶寬運行。


二、光纜

光導纖維是一種傳輸光束的細微而柔韌的媒質。光導纖維電纜由一捆纖維組成,簡稱為光纜。光纜是數據傳輸中最有效的一種傳輸介質,它有以下幾個優點:

(1)頻帶較寬。

(2)電磁絕緣性能好。光纖電纜中傳輸的是光束,由于光束不受外界電磁干擾與影響,而且本身也不向外輻射信號,因此它適用于長距離的信息傳輸以及要求高度安全的場合。當然,抽頭困難是它固有的難題,因為割開的光纜需要再生和重發信號。

(3)衰減較小。可以說在較長距離和范圍內信號是一個常數。

(4)中繼器的間隔較大,因此可以減少整個通道中繼器的數目,可降低成本。根據貝爾實驗室的測試,當數據的傳輸速率為420Mbps且距離為119公里無中繼器時,其誤碼率為10—8,可見其傳輸質量很好。而同軸電纜和雙絞線每隔幾千米就需要接一個中繼器。


在使用光纜互聯多個小型機的應用中,必須考慮光纖的單向特性,如果要進行雙向通信,那么就應使用雙股光纖。由于要對不同頻率的光進行多路傳輸和多路選擇,因此在通信器件市場上又出現了光學多路轉換器。


在普通計算機網絡中安裝光纜是從用戶設備開始的。因為光纜只能單向傳輸。為了實現雙向通信,光纜就必需成對出現,一個用于輸入,一個用于輸出。光纜兩端接光學接口器。


安裝光纜需格外謹慎。連接每條光纜時都要磨光端頭,通過電燒烤或化學環氯工藝與光學接口連在一起,確保光通道不被阻塞。光纖不能拉得太緊,也不能形成直角。


光纖的類型由模材料(玻璃或塑料纖維)及芯和外層尺寸決定,芯的尺寸大小決定光的傳輸質量。常用的光纖纜有:


·8.3μm 芯、125μm 外層、單模。

·62.5μm 芯、125μm外層、多模。

·50μm 芯、125μm外層、 多模。

·100μm 芯、140μm外層、多模。


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